一种高温高压燃气流量调节滑阀装置的制作方法

本发明属于导弹、火箭弹固体动力推进，具体涉及一种高温高压燃气流量调节滑阀装置。

背景技术：

1、智能弹药系统作为精确火力打击武器，集侦察、指挥、打击、评估、保障于一体。随着智能弹药技术的发展，弹药系统对固体火箭发动机能量管理能力以及推力调节能力的要求进一步提高。同时，在固体吸气式动力、组合式动力等采用固体推进剂为燃料的发动机中，实时调节固体燃气发生器的燃气流量，使之与进气道、补燃室状态相匹配，是提高和拓宽发动机稳定工作能力及范围的主要方法之一。固体燃气具有高压强、高温度、高固相颗粒含量等特点，导致固体燃气流量调节装置的工作环境十分恶劣，普通的流量调节装置很难适用。固体燃气流量调节技术专门针对固体火箭发动机、固体燃气发生器产生的高压高温燃气，研究燃气流量调节律和燃气流量调节装置的技术。燃气流量调节律由固体推进剂燃速压强指数、工作压强区间、自由容积等因素决定。燃气流量调节装置是实现固体燃气流量调节的执行机构，其技术途径主要包括针栓式、滑阀式、柱栓式等，需要具备耐高温、耐高压、抗冲刷、整体性好、驱动功率低、长时工作、受限空间安装等特点，是变推力固体火箭发动机以及变流量固体燃气发生器的关键部件。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是：针对变推力固体火箭发动机以及变流量固体燃气发生器对高温、高压、高固相颗粒含量燃气的流量调节需求，燃气流量调节装置的工作环境十分恶劣，普通的流量调节装置很难适用等问题，设计一种具有耐冲刷、耐高温、承压和密封性能的流量调节装置，实现驱动功率低、燃气流通面积调节比大、连续工作时间长的高温高压燃气流量调节。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温高压燃气流量调节滑阀装置，所述装置包括：前封盖组件(1)、后封盖组件(2)、中心阀盘组件(3)、前金属杯套(4)、后金属杯套(5)、轴承(8)；

5、所述前封盖组件(1)一侧为燃烧室接口，另一侧通过法兰盘与后封盖组件(2)一侧连接，后封盖组件(2)另一侧留有燃气出口接口，并预留外置驱动电机安装空间；所述中心阀盘组件(3)的转轴通过前金属杯套(4)、后金属杯套(5)和轴承(8)分别与前封盖组件(1)、后封盖组件(2)固定连接，转轴后端沿后封盖组件(3)开口伸出，作为外置驱动电机接口。

6、其中，所述装置中的动密封采用石墨迷宫密封，静密封采用o型密封圈密封。

7、其中，所述装置还包括：一号石墨密封动环组件(6)、二号石墨密封动环组件(7)、大o型密封圈(9)、小o型密封圈(10)；

8、其中，前封盖组件(1)、后封盖组件(2)均设计有石墨密封环，中心阀盘组件(3)的中心阀盘骨架(17)对应位置设计有凹槽，通过前封盖组件(1)的前石墨密封环、后封盖组件(2)的后石墨密封环和中心阀盘骨架(17)的凹槽的配合，组成燃气通道与中心阀盘组件(3)轴系之间的一级燃气动密封；一号石墨密封动环组件(6)与后金属杯套(5)配合组成二级燃气动密封；二号石墨密封动环组件(7)与后金属杯套(5)配合组成三级燃气动密封；

9、前封盖组件(1)与后封盖组件(2)之间的静密封、后金属杯套(5)与后封盖组件(2)之间的静密封分别为大o型密封圈(9)和小o型密封圈(10)。

10、其中，所述前封盖组件(1)包括前封盖壳体、前阀体和前石墨密封环；其中，前封盖壳体采用高强度钢，用作为连接和承压；前阀体采用隔热层加抗冲刷层的复合热防护结构，设有四个圆形燃气通道和一个轴系安装口，用于支撑滑阀轴系、热防护和提供燃气通道；前石墨密封用于燃气密封。

11、其中，所述后封盖组件(2)包括：后封盖壳体、后阀体和后石墨密封环；其中，后封盖壳体采用高强度钢，用作为连接和承压；后阀体采用隔热层加抗冲刷层的复合热防护结构，设有四个圆形燃气通道和一个轴系安装口，用于支撑滑阀轴系、热防护和提供燃气通道；后石墨密封环用于燃气密封。

12、其中，所述中心阀盘组件(3)包括中心阀盘骨架和中心阀盘包覆体；

13、其中，所述中心阀盘骨架为中心轴加十字肋结构，采用高强度钢，用于支撑阀盘、传递电机驱动力矩；

14、所述中心阀盘包覆体采用隔热层加抗冲刷层的复合热防护结构，设有四个圆形燃气通道，用于耐高温、耐冲刷，并且通过转动改变与前封盖组件(1)、后封盖组件(2)燃气通道的相对位置，实现燃气流通面积调节。

15、其中，所述前封盖组件(1)、后封盖组件(2)和中心阀盘组件(3)在同直径处沿周向均匀分布四个燃气通道，通过中心阀盘组件(3)转动，改变与前封盖组件(1)、后封盖组件(2)燃气通道的相对位置，实现燃气流通面积从全开到全闭的连续调节，从而实现燃气流量调节。

16、其中，在实施装配时，先将前金属杯套与前封盖组件、后金属杯套与后封盖组件装配到位；再通过热装配法，依次将前轴承、一号石墨密封动环组件、后轴承、二号石墨密封动环组件与中心阀盘组件装配到位；然后将三个部件按照从前到后的顺序装配到位。

17、其中，所述装置采用了前封盖组件(1)、后封盖组件(2)和中心阀盘组件(3)为燃气流量调节执行主体的滑阀式流量调节形式

18、其中，所述装置可适用于高温(温度≤3000k)、高压(压强≤20mpa)、高固相颗粒含量(固相颗粒质量分数≤50％)的固体推进剂燃气流量调节，具有良好的耐冲刷、耐高温、承压和密封性能；外置驱动电机热环境良好，所需驱动功率低；燃气流通面积调节比大；连续工作时长≥100s。

19、(三)有益效果

20、与现有技术相比较，本发明的技术效果体现在以下几个方面：

21、(1)设计了一种结构紧凑、耐高温、耐高压、耐固相颗粒冲刷、可长时工作的燃气流量调节滑阀装置，满足变推力固体火箭发动机、变流量固体燃气发生器的燃气流量调节需求。

22、(2)实现了对称式多燃气通道、滑动式阀盘的燃气流通面积从全开到全闭的连续调节，装置对电机驱动功率的需求低。

23、(3)通过采用三级低阻动密封和静密封相结合的方式，实现了燃气流量调节滑阀装置的高温高压密封。

24、(4)装置易于加工和装配、结构整体性好、有较好的可靠性和较强环境适应性。

技术特征：

1.一种高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述装置包括：前封盖组件(1)、后封盖组件(2)、中心阀盘组件(3)、前金属杯套(4)、后金属杯套(5)、轴承(8)；

2.如权利要求1所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述装置中的动密封采用石墨迷宫密封，静密封采用o型密封圈密封。

3.如权利要求2所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述装置还包括：一号石墨密封动环组件(6)、二号石墨密封动环组件(7)、大o型密封圈(9)、小o型密封圈(10)；

4.如权利要求3所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述前封盖组件(1)包括前封盖壳体、前阀体和前石墨密封环；其中，前封盖壳体采用高强度钢，用作为连接和承压；前阀体采用隔热层加抗冲刷层的复合热防护结构，设有四个圆形燃气通道和一个轴系安装口，用于支撑滑阀轴系、热防护和提供燃气通道；前石墨密封用于燃气密封。

5.如权利要求4所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述后封盖组件(2)包括：后封盖壳体、后阀体和后石墨密封环；其中，后封盖壳体采用高强度钢，用作为连接和承压；后阀体采用隔热层加抗冲刷层的复合热防护结构，设有四个圆形燃气通道和一个轴系安装口，用于支撑滑阀轴系、热防护和提供燃气通道；后石墨密封环用于燃气密封。

6.如权利要求5所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述中心阀盘组件(3)包括中心阀盘骨架和中心阀盘包覆体；

7.如权利要求6所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述前封盖组件(1)、后封盖组件(2)和中心阀盘组件(3)在同直径处沿周向均匀分布四个燃气通道，通过中心阀盘组件(3)转动，改变与前封盖组件(1)、后封盖组件(2)燃气通道的相对位置，实现燃气流通面积从全开到全闭的连续调节，从而实现燃气流量调节。

8.如权利要求6所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，在实施装配时，先将前金属杯套与前封盖组件、后金属杯套与后封盖组件装配到位；再通过热装配法，依次将前轴承、一号石墨密封动环组件、后轴承、二号石墨密封动环组件与中心阀盘组件装配到位；然后将三个部件按照从前到后的顺序装配到位。

9.如权利要求6所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述装置采用了前封盖组件(1)、后封盖组件(2)和中心阀盘组件(3)为燃气流量调节执行主体的滑阀式流量调节形式。

10.如权利要求6所述的高温高压燃气流量调节滑阀装置，其特征在于，所述装置可适用于高温、高压、高固相颗粒含量的固体推进剂燃气流量调节，具有良好的耐冲刷、耐高温、承压和密封性能；外置驱动电机热环境良好，所需驱动功率低；燃气流通面积调节比大；连续工作时长≥100s。

技术总结
本发明属于导弹、火箭弹固体动力推进技术领域，具体涉及一种高温高压燃气流量调节滑阀装置，其前封盖组件、后封盖组件和中心阀盘组件沿周向均匀分布四个燃气通道，通过中心阀盘组件转动，实现燃气流通面积调节，从而实现燃气流量调节。前封盖组件一侧为燃烧室接口，另一侧与后封盖组件连接，后封盖组件另一侧留有燃气出口接口，并预留外置驱动电机安装空间。其有效提高了固体发动机、固体燃气发生器的能量可控性能，提升了高温高压燃气流量调节装置的结构整体性、可靠性和长时工作能力，实现了高温高压燃气的实时在线高精度调节。该高温高压燃气流量调节滑阀装置具有结构紧凑、装配工艺性好，安全性高、可靠性高等特点，有很好的工程适用性。

技术研发人员：颜密,王晨,邓恒,张皓,汤祥,黄萌,杜明龙,王昭,贾胜锡,张博
受保护的技术使用者：西安现代控制技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12